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時(shí)間：2023-03-16 17:17:57
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一、前言
鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)是建筑工程中最常用的2種結(jié)構(gòu)形式。鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)各有所長(zhǎng)，前者具有重量輕、強(qiáng)度高、延性好、施工速度快、建筑物內(nèi)部?jī)艨諝獯蟮葍?yōu)點(diǎn)，而后者剛度大、耗鋼量少、材料費(fèi)省、防火性能好。綜合利用這兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)為高層以建筑的發(fā)展開(kāi)辟了一條新途徑。統(tǒng)計(jì)分析表明，高層建筑采用鋼——混凝土混合結(jié)構(gòu)和用鋼量約為鋼結(jié)構(gòu)的70%，而施工速度與全鋼結(jié)構(gòu)相當(dāng)于，在綜合考慮施工周期、結(jié)構(gòu)占用使用面積等因素后，混合結(jié)構(gòu)的綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)于全鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
最近建設(shè)部和國(guó)家冶金工業(yè)局在頒布的《建筑用鋼技術(shù)政策》中，將鋼——混凝土混合結(jié)構(gòu)列為要大力推廣的建筑新技術(shù)，可以預(yù)見(jiàn)，混合結(jié)構(gòu)在高層辦公樓、學(xué)校、醫(yī)院及住宅等建筑中將有較廣泛的應(yīng)用。
二、索張拉結(jié)構(gòu)
索張拉結(jié)構(gòu)基本受力構(gòu)件有三類：受壓構(gòu)件、受彎構(gòu)件和受拉構(gòu)件。
對(duì)于受壓構(gòu)件，當(dāng)構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比較大時(shí)，由于構(gòu)件會(huì)發(fā)生整體失穩(wěn)，構(gòu)件的作用不能充分發(fā)揮。對(duì)于受彎構(gòu)件，由于構(gòu)件截面應(yīng)力不均勻，截面邊緣的最大應(yīng)力往往控制構(gòu)件的設(shè)計(jì)，使得構(gòu)件材料不能充分發(fā)揮作用。只有受拉構(gòu)件，截面的應(yīng)力均勻，不會(huì)發(fā)生整體失穩(wěn)，如利用高強(qiáng)鋼索做成受拉構(gòu)件，能最大限度地發(fā)揮受拉構(gòu)件的作用，提高結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。
在結(jié)構(gòu)體系中巧妙利用張拉構(gòu)件，結(jié)合少數(shù)剛性受壓構(gòu)件，可構(gòu)成受力合理的高效張拉結(jié)構(gòu)體系，不僅承載力高、剛度大，且能使各種材料的強(qiáng)度均得到很好的發(fā)揮。
三、索穹頂結(jié)構(gòu)
索穹頂結(jié)構(gòu)實(shí)際上是一處特殊的索－膜結(jié)構(gòu)，是近幾年才發(fā)展起來(lái)的一種結(jié)構(gòu)效率極高的張力集成體系。其外形類似于穹頂，而主要的構(gòu)件是鋼索，由始終處于張力狀態(tài)的索段構(gòu)成穹頂，利用膜材作為屋面，因此被命名為索穹頂。由于整個(gè)結(jié)構(gòu)除少數(shù)幾根壓桿外都處于張力狀態(tài)，所以充分發(fā)揮了鋼索的強(qiáng)度，只要能避免柔性結(jié)構(gòu)可能發(fā)生的結(jié)構(gòu)松弛，索穹頂結(jié)構(gòu)便無(wú)彈性失穩(wěn)之虞，所以，這種結(jié)構(gòu)重量極輕，安裝方便，可具有新穎的造型，經(jīng)濟(jì)合理，被成功地應(yīng)用于一些大跨度和超大跨度的結(jié)構(gòu)。
四、膜結(jié)構(gòu)
膜結(jié)構(gòu)是張力結(jié)構(gòu)體系的一種，它以具有優(yōu)良性能的柔軟織物為膜材，由膜內(nèi)的空氣壓力支承膜面（充氣式膜結(jié)構(gòu)或所承式膜結(jié)構(gòu)），或利用鋼索或風(fēng)性支承結(jié)構(gòu)向膜內(nèi)預(yù)施加張力（張力膜結(jié)構(gòu)），從而形成具有一定剛度、能夠覆蓋大空間的結(jié)構(gòu)體系。膜結(jié)構(gòu)采用的薄膜的材料，大多采用涂層織物薄膜，分為兩部分，內(nèi)部為基材織物，主要決定膜材的力學(xué)性質(zhì)，提供材料的抗拉強(qiáng)度、抗撕裂強(qiáng)度等；外層為涂層，主要解決膜材的物理性質(zhì)，提供材料的耐火、耐久性及防水、自潔性等，常用膜材一般為聚酯織物涂敷氯乙烯涂層膜材、玻璃纖維織物涂敷聚四氟乙烯涂層或有機(jī)硅樹(shù)酯涂層膜材。膜材并接的結(jié)構(gòu)接縫多采用熱焊，非結(jié)構(gòu)接縫采用縫合。
膜結(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn)：造型活潑優(yōu)美，富有時(shí)代氣息；自重輕，適合大跨度的建筑，充分利用自然光，減少能源消耗；價(jià)格相對(duì)低廉，施工速度快；結(jié)構(gòu)抗震性能好。
充氣膜結(jié)構(gòu)有單層、雙層、氣肋式三種形式，充氣膜結(jié)構(gòu)一般需要長(zhǎng)期不間斷地能源供應(yīng)，在低拱度大跨度建筑中的單層膜結(jié)構(gòu)必須是封閉的空間，以保持一定氣壓差。在氣候惡劣的地方，空氣膜結(jié)構(gòu)的維護(hù)有一定的困難，不少建筑曾遭意外的漏氣而下癟。五、高效預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系
高效預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)是指用高強(qiáng)度材料、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和先進(jìn)的施工工藝建筑起來(lái)的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，是當(dāng)今技術(shù)最先進(jìn)、用途最廣、最有發(fā)展前途的一種建筑結(jié)構(gòu)型式之一。目前，世界上幾乎所有的高大精尖的土木建筑結(jié)構(gòu)都采用了高效預(yù)應(yīng)力技術(shù)，如，大型公共建筑、大跨重載工業(yè)建筑、高層建筑、大中跨度橋梁、大型特種結(jié)構(gòu)、電視塔、核電站安全殼、海洋平臺(tái)等幾乎全部采用了這一技術(shù)。
近年來(lái)，高效預(yù)應(yīng)力技術(shù)在我國(guó)發(fā)展迅速，已制定專門(mén)的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工規(guī)程、工程中應(yīng)用的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系也很豐富。典型工程實(shí)例有：面積最大的單體預(yù)應(yīng)力工程是首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)新航站樓工程，每層建筑面積約8.8萬(wàn)平方米，總建筑面積約35平方米，在混凝土板、墻、框架、柱以及鋼屋架、鋼梁和鋼管網(wǎng)架中大量采用了預(yù)應(yīng)力技術(shù)；柱網(wǎng)最大的預(yù)應(yīng)力工程是深圳車港工程，標(biāo)準(zhǔn)層平面尺寸159×103.5米，標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng)16×25米，總建筑面積9.5萬(wàn)平方米；最在的預(yù)應(yīng)力鋼桁架工程是北京西站主站房工程，該預(yù)應(yīng)力鋼桁架跨度45米，桁架上承40米高的中式門(mén)樓，門(mén)樓總重5400余噸；層數(shù)最多的預(yù)應(yīng)力工程是廣東國(guó)際大夏主樓，總計(jì)63層；高度最高的預(yù)應(yīng)力工程是青島中銀大廈，總高度241米，58層，等等因篇幅所限，文章重點(diǎn)介紹首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)新航站樓工程和北京西客站主站房工程。
1.1工程師缺乏實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)
由于我國(guó)的科技水平不高，不能準(zhǔn)確的判斷地震的成因，并且對(duì)其預(yù)測(cè)，造成居民的很大損失，還有在地質(zhì)地震等方面的研究不夠，特別是建筑物的抗震能力方面。這就導(dǎo)致我國(guó)建筑設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的發(fā)展滯后，而且也沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)范的設(shè)計(jì)理念，因而很難實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的抗震目標(biāo)。
1.2工程師對(duì)實(shí)際情況的考量不足
目前，很多建筑工程師只是根據(jù)數(shù)據(jù)和固有的一些參數(shù)進(jìn)行施工，缺少對(duì)地區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行考量。因?yàn)椴煌貐^(qū)地質(zhì)的構(gòu)造截面的實(shí)際承載能力不同，所以要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行檢測(cè)計(jì)算。不能根據(jù)固定地震降級(jí)系數(shù)來(lái)進(jìn)行施工，例如，我國(guó)建筑抗震設(shè)計(jì)中的把地震降級(jí)系數(shù)固定為2.81，容易導(dǎo)致工程師把小級(jí)別的抗震應(yīng)用到建筑抗震設(shè)計(jì)中，當(dāng)遭到大級(jí)別的地震時(shí)，建筑物不具備抗震能力，會(huì)造成很大的損失。
2.建筑抗震設(shè)計(jì)的注意要點(diǎn)
2.1堅(jiān)持建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的對(duì)稱原則
目前，根據(jù)相關(guān)的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)定，建筑工程師要堅(jiān)持建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則，同時(shí)要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師做大簡(jiǎn)單、規(guī)則的設(shè)計(jì)，從而做到建筑物遇到小級(jí)地震不壞、中級(jí)地震可以修補(bǔ)、高級(jí)地震不會(huì)倒的目標(biāo)。并且要求工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師遵循豎向形態(tài)的建筑規(guī)則，通常選擇方形和圓形的形狀，因?yàn)榫匦魏吞菪蔚男螤钜?guī)則比較均勻。按照此類形狀設(shè)計(jì)的建筑物，在遇到地震時(shí)內(nèi)部構(gòu)件承受力比較均衡，通常只會(huì)出現(xiàn)平移震動(dòng)，而一些非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的建筑在地面平移時(shí)，會(huì)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)震動(dòng)，主要是因?yàn)榻ㄖ锏馁|(zhì)心和剛心不能重合，當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，建筑物的內(nèi)部構(gòu)件會(huì)遭到嚴(yán)重的破壞，發(fā)生變形。
2.2注重建筑構(gòu)件與連接點(diǎn)處質(zhì)量
在建筑工程設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中建筑構(gòu)件的合理配置以及連接點(diǎn)處的質(zhì)量與建筑施工安全質(zhì)量存在直接的聯(lián)系。并且在新型建筑材料問(wèn)世的同時(shí)建筑物的外部設(shè)計(jì)大都會(huì)采用新型建筑材料，例如大理石、瓷磚等。而建筑室內(nèi)裝飾也會(huì)使用到吊頂?shù)燃夹g(shù)。這些室內(nèi)以及立面裝飾本身存在抗震性能的問(wèn)題，并且其與建筑主體的牢固連接也是抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。近幾年，在一些地震災(zāi)害中，發(fā)生過(guò)很多下“玻璃雨”的事情，主要原因是目前的技術(shù)還不能防止地震中玻璃幕墻的變形，因此，在很多地震中，一些高層建筑的玻璃幕墻會(huì)遭到很大的破壞。所以，如果在建筑中采用玻璃幕墻，必須提高建筑構(gòu)件與連接處的質(zhì)量，從而保證玻璃幕墻在地震時(shí)不會(huì)變形。并且在遭遇地震時(shí)能夠與建筑物脫離，將所受到破壞的程度降到最小。此外，在內(nèi)隔墻、玻璃隔斷等構(gòu)件的設(shè)計(jì)上也要提高連接點(diǎn)的質(zhì)量，保證建筑主體連接點(diǎn)的牢固性，從而提高建筑物的抗震性。
2.3關(guān)注建筑頂部抗震
建筑屋頂?shù)目拐鹪O(shè)計(jì)對(duì)于高層建筑物有重要的影響。這就要求設(shè)計(jì)師十分重視建筑頂部的抗震設(shè)計(jì)，在遭遇地震時(shí)，建筑屋頂過(guò)高、過(guò)重都會(huì)加重建筑的變形程度，特別是我國(guó)的高層建筑物中普遍存在這樣的問(wèn)題，如果不重視高層建筑屋頂?shù)目拐鹪O(shè)計(jì)，發(fā)生地震時(shí)，下層建筑物會(huì)受到很大的影響。如建筑的屋頂與下層建筑的重心沒(méi)有位于同一條直線上，那么建筑屋頂?shù)目箓?cè)力墻也會(huì)與下層建筑的抗側(cè)力墻出現(xiàn)分離，當(dāng)?shù)卣鸪霈F(xiàn)時(shí)則會(huì)加劇損壞。因此在高層或超高層建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)該使用新型高強(qiáng)度輕質(zhì)的建筑材料，盡可能保證屋頂?shù)闹匦呐c下層建筑的重心位于通一條直線。當(dāng)建筑屋頂?shù)妮^高時(shí)要保證其抗震定性，緩解地震帶來(lái)的變形作用。此外頂部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也適當(dāng)?shù)倪x用強(qiáng)度高、剛性均勻輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)材料。
2.4建筑豎向布置
建筑豎向布置主要體現(xiàn)在建筑物的高度結(jié)構(gòu)質(zhì)量以及剛度的設(shè)計(jì)中，特別是在高層或超高層建筑中建筑的豎向布置對(duì)于建筑抗震設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)更加重要。建筑樓層的使用功能差異導(dǎo)致建筑物樓層分布的質(zhì)量和剛度均不一致，例如樓層包括游泳池、會(huì)議室、健身房等。樓層的功能導(dǎo)致樓層上下之間的剛度差異過(guò)大。高層建筑中剛度最差的樓層的抗震性能最為薄弱，在出現(xiàn)地震時(shí)即為變形嚴(yán)重的薄弱層。在建筑設(shè)計(jì)中由于樓層功能不同導(dǎo)致的墻體不連續(xù)，柱子不對(duì)稱等極大的限制了抗震性能。因此在建筑抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡量保證豎向的剛度分布靠近，尤其是在結(jié)構(gòu)上剛度轉(zhuǎn)換層更加要著重注意。
2.5建筑設(shè)計(jì)需要達(dá)到的設(shè)計(jì)限值
在實(shí)際的工程操作以及設(shè)計(jì)時(shí)，一定要嚴(yán)格遵循我國(guó)相關(guān)部門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，例如在8度的防烈度情況下，粘土磚多對(duì)地震降級(jí)系數(shù)固定為2層建筑物的高度不能夠高于18m，建筑層數(shù)不能大于6層等。一旦超過(guò)相關(guān)的規(guī)定，就會(huì)嚴(yán)重影響到建筑物的抗震能力，除此之外，對(duì)于建筑物局部的墻體尺度也要控制它的最小值，保與實(shí)際情況結(jié)合在一起證墻體截面的抗震強(qiáng)度能夠滿足抗震要求，避免墻體在地震時(shí)不會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂或者倒塌等破壞情況的發(fā)生。
2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)受力分析
剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著自己的設(shè)計(jì)規(guī)則及原理。由于剪力墻通常情況下高度、寬度要比厚度大很多，因此其何特征像板,但與板有很大的差別，板是按受彎構(gòu)件計(jì)算，剪力墻是按壓彎構(gòu)件計(jì)算。因此在進(jìn)行其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析時(shí)就需要考慮到其具體的設(shè)計(jì)差別。此外還包括剪力墻的肢長(zhǎng)、墻厚度范圍有著自身的特性，因此當(dāng)墻肢截面高度與厚度之比hw/tw≤4時(shí)，應(yīng)按框架柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；當(dāng)hw/tw>8時(shí)為一般剪力墻；當(dāng)4≤hw/tw≤8時(shí)短肢剪力墻，這也是剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則之一。剪力墻結(jié)構(gòu)是由一系列縱向、橫向剪力墻與梁、板所組成的空間結(jié)構(gòu)。其主要承受兩類荷載：一類是豎向荷載，豎向荷載主要是梁板傳來(lái)的恒載、活載、剪力墻身自重及豎向地震作用；另一類是水平荷載，主要為水平風(fēng)荷載和水平地震作用。剪力墻的內(nèi)力、變形分析包括承載能力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)下分析。在承載能力極限狀態(tài)下，剪力墻在各種工況下不致破壞，能夠安全地承受重力荷載作用。在正常使用極限狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)變形滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)耐久性也滿足設(shè)計(jì)要求。剪力墻的變形主要是彎曲變形，框架結(jié)構(gòu)的變形主要是剪切變形。為了使剪力墻實(shí)現(xiàn)彎曲破壞的延性破壞模式，《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》簡(jiǎn)稱高規(guī)，規(guī)定墻長(zhǎng)不宜大于8m。實(shí)際上影響剪力墻破壞模式的兩個(gè)主要因素是剪跨比和軸壓比，只要剪跨比>2，且軸壓比不超過(guò)規(guī)范規(guī)定限值，能夠?qū)崿F(xiàn)延性的破壞模式。當(dāng)剪力墻墻長(zhǎng)大于8m時(shí)，盡量在墻中部開(kāi)洞形成雙墻肢，通過(guò)弱連梁連接。這樣剪跨比一般也會(huì)大于2，即能滿足延性破壞的需求。在地震作用下通過(guò)連梁來(lái)耗能，連梁端部首先進(jìn)入塑性變形，形成塑性鉸，這樣連梁起到第一道抗震防線的作用。
3連梁設(shè)計(jì)
高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)中，由于開(kāi)間不大或墻長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)開(kāi)洞后形成連梁，若兩墻肢之間出現(xiàn)跨高比較小的連梁時(shí)，在計(jì)算過(guò)程中，容易產(chǎn)生連梁抗剪超限的情況，通常有以下幾種解決方案：①增大截面，可以提高連梁自身的抗剪能力，但隨著連梁剛度增加相應(yīng)內(nèi)力也增加，其對(duì)抗剪能力的提高是有限的。在梁寬一定的情況下，通過(guò)加高連梁梁高的方法；在梁高一定的情況下，也可以通過(guò)加寬梁寬，加寬截面卻對(duì)連梁剛度的貢獻(xiàn)較小，僅為線性關(guān)系，使得抗剪力的提高值僅大于分擔(dān)剪力的增加值。②調(diào)整設(shè)計(jì)內(nèi)力，在增大連梁截面對(duì)提高抗剪能力沒(méi)有效果的情況下，可以通過(guò)人為的內(nèi)力調(diào)整，對(duì)連梁剛度進(jìn)行折減，控制剪力分配比，解決連梁抗剪問(wèn)題。最簡(jiǎn)單的調(diào)控方法是在計(jì)算參數(shù)選取時(shí)，調(diào)整連梁剛度折減系數(shù)，僅對(duì)內(nèi)力配筋計(jì)算時(shí)才能采用。在整體計(jì)算及非地震荷載作用下，連梁剛度不予折減，這時(shí)連梁應(yīng)具備足夠的抗彎和抗剪承載能力，以滿足正常使用的要求。對(duì)于跨高比大于5的連梁，應(yīng)按框架梁設(shè)計(jì)，且必須滿足框架梁各項(xiàng)要求。③也可設(shè)水平縫形成雙連梁、多連梁或采取其他加強(qiáng)受剪承載力的構(gòu)造措施，譬如設(shè)置交叉暗撐等措施來(lái)提高連梁抗剪承載力。
在對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)常微分方程求解器進(jìn)行深入研究的過(guò)程中，清華大學(xué)教授包世華和袁駟有效提高了常微分方程求解器的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)常微分方程求解器的深化研究。袁駟教授利用有限元技術(shù)，對(duì)偏微分方程的半離散化進(jìn)行控制，有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)常微分方程組的求解，提高了對(duì)結(jié)構(gòu)線性函數(shù)的應(yīng)用。通過(guò)常微分方程求解器的直接求解，對(duì)有限元線進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，有效對(duì)一般力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算，在很大程度上提高了一般力學(xué)問(wèn)題的計(jì)算效果。而包世華教授對(duì)半解析-微分方程求解器方法進(jìn)行分析深化，有效將半解析-微分方程求解器方法應(yīng)用到高層建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)靜力、動(dòng)力、穩(wěn)定性的分析驗(yàn)證中，提高了對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的效果。
2高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法
高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法在高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析中又被稱為時(shí)程法。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法主要是對(duì)地震波直接輸入結(jié)構(gòu)，完成結(jié)構(gòu)的彈塑性性能分析。這種方法要求結(jié)構(gòu)力學(xué)分析人員建立專門(mén)結(jié)構(gòu)彈塑性恢復(fù)性動(dòng)力方程，通過(guò)逐步積分法實(shí)現(xiàn)對(duì)地震過(guò)程中速度、加速度、位移等的時(shí)程變化，完成對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的描述。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法對(duì)建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震的作用下彈性及非彈性階段的內(nèi)力變化進(jìn)行深入研究，有效對(duì)高層建筑構(gòu)件可能出現(xiàn)的損壞、開(kāi)裂、屈服、倒塌進(jìn)行分析，提高建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析效果。當(dāng)前在國(guó)內(nèi)的高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法主要輸入地震波為隨機(jī)人工地震波，結(jié)構(gòu)模型的計(jì)算多采取層模型。除此之外，高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法還加大了對(duì)樓板結(jié)構(gòu)變形的分析，使用并列多質(zhì)點(diǎn)計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動(dòng)和評(píng)議進(jìn)行研究，有效提高了對(duì)土體、基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)耦合振動(dòng)的模擬效果。
近年來(lái)我國(guó)還高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法中對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)進(jìn)行分析，取得顯著進(jìn)展。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法能夠有效對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)中存在的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，提高對(duì)結(jié)構(gòu)延展性、變形的實(shí)際分析效果。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法預(yù)計(jì)的破壞形態(tài)與實(shí)際地震的破壞效果非常接近，有效對(duì)地震危害進(jìn)行防護(hù)處理，提高了高層建筑結(jié)構(gòu)的防震效果。但是當(dāng)前對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法的整體看法不一。部分人員認(rèn)為采取大型高速計(jì)算機(jī)對(duì)典型地震波進(jìn)行分析；但是部分人員認(rèn)為典型地震波本身不一定能代表真正的地震，因此在進(jìn)行研究的過(guò)程中要對(duì)研究算法進(jìn)行簡(jiǎn)化，對(duì)近似方法進(jìn)行研究。隨著高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法的逐漸發(fā)展，越來(lái)越多國(guó)家在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的過(guò)程中開(kāi)始對(duì)地震波根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選取，模擬效果大幅提高。
3基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法
基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法主要是通過(guò)數(shù)學(xué)上的最優(yōu)化理論及計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一種新方法?；谧顑?yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的被動(dòng)分析道主動(dòng)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變，提高了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的靈活性，對(duì)設(shè)計(jì)具有非常好的促進(jìn)效果?；谧顑?yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法對(duì)空間的要求較為嚴(yán)格，設(shè)計(jì)過(guò)程中要保證以最小的質(zhì)量產(chǎn)生最大的剛度。因此，設(shè)計(jì)人員要對(duì)框架剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻進(jìn)行充分分析，實(shí)現(xiàn)墻體的優(yōu)化布置和數(shù)量選取，提高基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分力學(xué)析效果?；谧顑?yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法中要求保證適度的剛度，對(duì)剛度要進(jìn)行嚴(yán)格控制。尤其是在分析剪力墻與地震作用的時(shí)，要對(duì)剪力墻剛度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保建立正確的最優(yōu)化剛度模型，提高基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法的模型實(shí)際應(yīng)用效果。目前我國(guó)的基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法發(fā)展還不全面，在進(jìn)行單位建筑面積上剪力墻慣性矩度量指標(biāo)設(shè)計(jì)的過(guò)程中還存在較多問(wèn)題。我國(guó)的基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法仍處?kù)堆芯亢桶l(fā)展階段。高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析人員要對(duì)基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法中的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行深入研究，對(duì)剪力墻最優(yōu)剛度進(jìn)行有效分析，從本質(zhì)上提高數(shù)據(jù)分析處理效果，拓寬基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法的應(yīng)用前景。
4基于分區(qū)廣義變分原理與分區(qū)混合有限元的分析方法
建筑結(jié)構(gòu)課程是高職高專建筑工程技術(shù)專業(yè)的一門(mén)核心課程、專業(yè)必修課程，是建筑工程技術(shù)專業(yè)后續(xù)課程的基礎(chǔ)課，同時(shí)也是本專業(yè)崗位技能的重要組成部分。課程主要培養(yǎng)建筑工程結(jié)構(gòu)行業(yè)從業(yè)人員的材料選用、基本構(gòu)件計(jì)算和驗(yàn)算技能，在教學(xué)過(guò)程中有意識(shí)地培養(yǎng)自學(xué)能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，以及認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)，為學(xué)生就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。課程以《建筑制圖》、《建筑材料與檢測(cè)》、《房屋構(gòu)造與CAD繪圖》和《建筑力學(xué)》的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，同時(shí)與《地基與基礎(chǔ)施工》、《砌筑體結(jié)構(gòu)施工》、《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工》等課程相銜接，共同打造學(xué)生的專業(yè)核心技能，對(duì)培養(yǎng)工程技術(shù)應(yīng)用型人才有著重要作用。
1課程現(xiàn)狀
建筑結(jié)構(gòu)課程是一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，目前在建筑工程技術(shù)專業(yè)中均開(kāi)設(shè)本課程。隨著高職院校生源結(jié)構(gòu)的變化和以職業(yè)能力為人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)施，課程內(nèi)容需要改變以往的教學(xué)方式，重新整合教學(xué)內(nèi)容。目前建筑結(jié)構(gòu)課程存在以下問(wèn)題：1.1理論性過(guò)強(qiáng)，學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，掌握較困難建筑結(jié)構(gòu)課程是一門(mén)理論性較強(qiáng)的課程，目前單招生源學(xué)生基礎(chǔ)普遍薄弱，難以掌握復(fù)雜的計(jì)算，在一定程度上降低了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。1.2與實(shí)際工作崗位對(duì)接存在問(wèn)題，不能完全滿足崗位能力需求傳統(tǒng)的授課內(nèi)容已經(jīng)不能滿足實(shí)際工程的應(yīng)用需要，以培養(yǎng)職業(yè)能力為導(dǎo)向，需要對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和整合。1.3學(xué)生識(shí)圖能力較弱在畢業(yè)生從事的工作崗位上，普遍要求具有一定的施工圖識(shí)讀能力，在以往建筑結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容中施工圖識(shí)讀沒(méi)有涉及，學(xué)生識(shí)圖能力較弱。
2改革途徑
2.1教學(xué)內(nèi)容改革
2.1.1融入結(jié)構(gòu)識(shí)圖內(nèi)容識(shí)圖能力是建筑工程技術(shù)專業(yè)學(xué)生的核心職業(yè)崗位能力之一，在施工員、預(yù)算員、材料員等“員”崗位中，均要求具備一定施工圖識(shí)讀能力。在以往建筑結(jié)構(gòu)課程中，施工圖識(shí)讀部分的內(nèi)容并沒(méi)有涉及，因此，建筑結(jié)構(gòu)課程必須將結(jié)構(gòu)施工圖的識(shí)讀納入，作為重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容之一。在教學(xué)中，主要講授鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)施工圖的圖示與識(shí)讀方法，并采用實(shí)際工程的施工圖作為示例，引導(dǎo)學(xué)生掌握施工圖識(shí)讀方法，培養(yǎng)學(xué)生崗位職業(yè)能力。2.1.2結(jié)合規(guī)范，強(qiáng)構(gòu)造，弱計(jì)算。結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)方面的規(guī)范，如《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》以及《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》等規(guī)范條文要求，重點(diǎn)講授結(jié)構(gòu)構(gòu)造方面內(nèi)容，相應(yīng)的弱化構(gòu)件計(jì)算部分的內(nèi)容，以“夠用，適用”為原則，適應(yīng)高職院校學(xué)生生源結(jié)構(gòu)，圍繞崗位職業(yè)能力要求的知識(shí)點(diǎn)開(kāi)展教學(xué)。2.1.3以職業(yè)能力為導(dǎo)向，采用模塊式教學(xué)，整合教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容決定著學(xué)生在課堂中是否能學(xué)到實(shí)用的技能知識(shí)，因此教學(xué)內(nèi)容是教學(xué)改革的重點(diǎn)。摒棄以往陳舊的和脫離實(shí)際的教學(xué)內(nèi)容，適應(yīng)社會(huì)對(duì)人才的需求，以職業(yè)能力為導(dǎo)向，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)進(jìn)行整合和合理取舍，改變以結(jié)構(gòu)專業(yè)特點(diǎn)所形成的教學(xué)內(nèi)容，把職業(yè)崗位所需的知識(shí)內(nèi)容有機(jī)的融合起來(lái)，采用模塊式教學(xué)，重新整合課程的項(xiàng)目模塊。根據(jù)職業(yè)能力的要求確定建筑結(jié)構(gòu)課程的項(xiàng)目模塊，其課程內(nèi)容的項(xiàng)目模塊包含七個(gè)模塊，分別為：項(xiàng)目模塊一：建筑結(jié)構(gòu)基本知識(shí)；項(xiàng)目模塊二：建筑結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能；項(xiàng)目模塊三：桿件基本受力方式；項(xiàng)目模塊四：預(yù)應(yīng)力混凝土知識(shí)；項(xiàng)目模塊五：砌體結(jié)構(gòu)施工圖識(shí)讀；項(xiàng)目模塊六：混凝土結(jié)構(gòu)施工圖識(shí)讀；項(xiàng)目模塊七：建筑抗震知識(shí)。
2.2教學(xué)方式改革
以職業(yè)能力培養(yǎng)為主要目標(biāo)，將崗位職業(yè)能力要求融入到各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中。采用傳統(tǒng)的理論授課模式與討論式、研究式、啟發(fā)式的教學(xué)方法與現(xiàn)代化教學(xué)手段相結(jié)合方式，指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，突出學(xué)生的主體作用，發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。充分利用信息技術(shù)，利用課程教學(xué)資源庫(kù)等，改變?cè)械慕虒W(xué)方式，從舊式的“填鴨式”、教師“獨(dú)角戲式”的教學(xué)方法轉(zhuǎn)變到啟發(fā)式、討論式、研究式教學(xué)方法上來(lái)，并利用現(xiàn)代教學(xué)手段充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)質(zhì)量。
2.3考核方式改革
建立“以考核知識(shí)的應(yīng)用、技能與能力水平為主的，平時(shí)的形成性考核與期末的鑒定性考試并重的，由多種考核方式構(gòu)成、時(shí)間與空間按需設(shè)定的多層次考核綜合評(píng)定成績(jī)的課程教學(xué)考試模式”。知識(shí)學(xué)習(xí)與技能提高相結(jié)合，突出能力培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)平時(shí)過(guò)程考核，采用實(shí)行日常考核和課程結(jié)業(yè)考核相結(jié)合的考核方法，總成績(jī)由以下三部分組成：2.3.1大作業(yè)：主要考核學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行鋼筋混凝土綜合設(shè)計(jì)的綜合技能。根據(jù)學(xué)生題目的難度等級(jí)，采用口頭答辯、設(shè)計(jì)報(bào)告和講評(píng)三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行考核，合格后綜合給出大作業(yè)成績(jī)，占20%。2.3.2課程實(shí)習(xí)考核知識(shí)點(diǎn)要求：以現(xiàn)場(chǎng)施工日志實(shí)訓(xùn)記錄、口頭答辯、和學(xué)生日常出勤、學(xué)習(xí)態(tài)度和主動(dòng)性四個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)實(shí)習(xí)進(jìn)行考核；結(jié)合期末理論考試結(jié)果按照權(quán)重確定最終成績(jī)，過(guò)程考核和理論實(shí)踐并重，充分體現(xiàn)了考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性，占30%。2.3.3期末考查：以試卷的形式，通過(guò)期末考試考核學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握程度，此部分考核占50%。
3改革創(chuàng)新點(diǎn)與啟示
3.1以職業(yè)能力為導(dǎo)向，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)進(jìn)行整合和合理取舍，把職業(yè)崗位所需的知識(shí)內(nèi)容有機(jī)的融入教學(xué)，以“夠用，適用”為原則，適應(yīng)高職院校學(xué)生生源結(jié)構(gòu)，重新整合課程的項(xiàng)目模塊，圍繞崗位職業(yè)能力要求的知識(shí)點(diǎn)開(kāi)展教學(xué)。3.2引入現(xiàn)代教學(xué)方式，突出學(xué)生的主體作用，發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。充分利用信息技術(shù)，利用課程教學(xué)資源庫(kù)等，改變?cè)械慕虒W(xué)方式，實(shí)踐表明，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，有效的提高了課程教學(xué)質(zhì)量。
作者:黃 艷 袁維紅 俞英娜 單位:蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院
參考文獻(xiàn)
此方法在建筑物加固施工中較為常見(jiàn)，其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不用加濕、加固施工時(shí)間較短、外觀損害少、加固占用空間少等，所以也不會(huì)影響到原有建筑物的正常使用。但由于其加固效果主要取決于建筑結(jié)構(gòu)膠的質(zhì)量和粘接面的清潔處理，因此粘合的材料和施工水平直接影響到建筑物加固的效果，故通常用鋼筋混凝土構(gòu)件的受拉區(qū)和薄弱部位的靜態(tài)構(gòu)件加固。
1．2外包型鋼加固法
該方法主要是用型鋼外包于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的四角(或兩角、四周)，使得原結(jié)構(gòu)構(gòu)件在截面增加不多的情況下承載能力大幅度提高。分干式外包法和濕式外包法兩種，一般建筑物的加固設(shè)計(jì)多建議采用濕式外包型鋼法，可以更有效的提高結(jié)構(gòu)的承載力。外包型鋼加固法受力可靠、施工簡(jiǎn)便且工期短，但鋼材用量較大，加固施工及維護(hù)成本較高，所以，對(duì)于一般房屋建筑的加固和高溫場(chǎng)所的結(jié)構(gòu)加固不適合運(yùn)用這種方法，主要運(yùn)用的建筑物的梁、柱及屋架、橋架上。
1．3碳纖維加固法
此方法是用樹(shù)脂膠結(jié)合材料將碳纖維布或碳纖維板粘貼在結(jié)構(gòu)表面，從面提高結(jié)構(gòu)承載力的方法，其主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在材料重量小、強(qiáng)度高，無(wú)需擔(dān)心結(jié)構(gòu)腐蝕，施工方便且適用面廣，施工成本及材料價(jià)格都比較低，是現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)施工中最常用的方法。但其耐高溫性能較差，要求的使用環(huán)境溫度不得超過(guò)600C，否則必須采用相應(yīng)的保護(hù)措施。
1．4增加構(gòu)件截面加固法
顧名思義就是通過(guò)增大結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸的方法，以提高其承載力和滿足正常使用的傳統(tǒng)加固方法。在建筑物加固施工中技術(shù)比較成熟、加固效果好、經(jīng)濟(jì)、適用面廣，但施工程序復(fù)雜、濕作業(yè)工作量大、工期長(zhǎng)且對(duì)房屋的空間和美觀程度會(huì)有較大的影響，此方法在現(xiàn)代加固設(shè)計(jì)施工中已逐步減少使用。
1．5預(yù)應(yīng)力加固法
此方法是采用加預(yù)應(yīng)力的鋼拉桿、鋼鉸線或型鋼支撐來(lái)提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的方法，是卸載、加固及改變結(jié)構(gòu)受力三合一的加固方法。主要是由于預(yù)應(yīng)力與荷載的雙重作用，導(dǎo)致拉桿產(chǎn)生了軸向的拉力加固過(guò)程中預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生了偏心受壓，進(jìn)而增加了構(gòu)件的抗彎能力，減少了外荷載的效應(yīng)，最終緩解和控制了結(jié)構(gòu)受彎變形的程度，與此同時(shí)使得構(gòu)件斜截面的承載力也被大幅度提高。其缺點(diǎn)是加固施工需要專門(mén)的預(yù)應(yīng)力施工工序及機(jī)具備，且要求的使用環(huán)境溫度不得超過(guò)600C，否則必須采用相應(yīng)的保護(hù)措施。
2房屋建筑結(jié)構(gòu)加固施工需要注意的問(wèn)題
在房屋建筑物結(jié)構(gòu)加固的施工過(guò)程中，在做好前期設(shè)計(jì)與材料設(shè)備準(zhǔn)備之外，還需要注意掌握施工技術(shù)的要點(diǎn)和相關(guān)方法，認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)文件，編制必要的施工組織設(shè)計(jì)并對(duì)施工人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工交底。施工時(shí)嚴(yán)格按照加固施工相關(guān)技術(shù)規(guī)范工求進(jìn)行施工，及時(shí)向設(shè)計(jì)單位反饋加固施工效果，必要時(shí)修改加固方案。施工過(guò)程中雖然有一些相對(duì)比較簡(jiǎn)單的工作，例如:對(duì)原有結(jié)構(gòu)的考察、取樣、實(shí)驗(yàn)以及評(píng)定等，此項(xiàng)工作對(duì)于整個(gè)施工過(guò)程來(lái)說(shuō)非常重要的，它不僅關(guān)系到加固設(shè)計(jì)方案的確定，更關(guān)系到加固施工方案的確定，所以需要認(rèn)真對(duì)待每一個(gè)工作，盡量做到細(xì)致。對(duì)原結(jié)構(gòu)及新進(jìn)場(chǎng)材料的取樣、檢測(cè)試驗(yàn)需要有相關(guān)資質(zhì)的專業(yè)單位進(jìn)行，并能夠出具權(quán)威的檢測(cè)評(píng)定報(bào)告。對(duì)不符合設(shè)計(jì)要求的新進(jìn)場(chǎng)材料，堅(jiān)決不能使用房屋建筑加固施工過(guò)程中需要充分利用原有結(jié)構(gòu)的承載能力，盡量減少對(duì)原有結(jié)構(gòu)的破壞。在施工設(shè)計(jì)過(guò)程中，施工設(shè)計(jì)人員需要認(rèn)真的分析、適當(dāng)?shù)臏y(cè)試、對(duì)原有房屋的結(jié)構(gòu)和承載能力做出準(zhǔn)確的判斷后，統(tǒng)籌規(guī)劃，制定出合理的施工方法，最好是請(qǐng)專業(yè)人員審核通過(guò)后再進(jìn)行施工。加固施工完成后應(yīng)按《混凝土加固技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求進(jìn)行驗(yàn)收。
1.2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)則合理對(duì)抗震設(shè)計(jì)的影響在建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該遵循優(yōu)先選擇的規(guī)則。在這座建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中，建筑平面、剖面和三維表面都要表現(xiàn)出簡(jiǎn)單規(guī)則和對(duì)稱性的特點(diǎn)。此外，建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度強(qiáng)度也要分布均勻，使建筑的質(zhì)量能夠均勻分布，這樣就能夠有效防止建筑物出現(xiàn)突變。為了實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)體系的科學(xué)合理性，我們必須首先確保設(shè)計(jì)能夠具體、明確，其次還要保證建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠科學(xué)合理，在這一過(guò)程中需要考慮到承受力需要合理分布，這樣我們就可以在施工過(guò)程中保證，可以使得施工根據(jù)設(shè)計(jì)圖來(lái)進(jìn)行。建筑的形狀規(guī)則的合理性，可以有效分散地震的破壞性，能夠保護(hù)建筑物的完整性，從而在一定程度上提高建筑的抗震性能。
2房屋建筑的筑抗震設(shè)計(jì)
2.1建筑抗震設(shè)計(jì)的規(guī)劃與布局良好的抗震能力將對(duì)建筑設(shè)計(jì)建筑能夠提高建筑的抗震性能，建筑的布局更加復(fù)雜，這樣就會(huì)導(dǎo)致建筑防震能力出現(xiàn)下降。在剪力墻設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要認(rèn)識(shí)到剪力墻是建筑結(jié)構(gòu)抗震的一個(gè)最重要的部分，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要按照抗震要求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。建筑的剛度需要分布均勻，在大廈電梯的設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以有效地防止由電梯人員由于地震偏心扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響。對(duì)建筑的整體設(shè)計(jì)而言，設(shè)計(jì)師應(yīng)該在抗側(cè)力構(gòu)件的布置設(shè)計(jì)過(guò)程中，將建筑設(shè)計(jì)建和抗震設(shè)計(jì)有機(jī)地融合在一起，這將大大提高建筑物的抗震能力。
2.2垂直設(shè)計(jì)對(duì)建筑抗震性能的影響在建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中，建筑的垂直布置設(shè)計(jì)就是將建筑的質(zhì)量和剛度沿垂直方向上進(jìn)行均勻分布。如果建筑的負(fù)載剛性比較差，將使得建筑的承載能力不足，所以它會(huì)很容易在地震中出現(xiàn)變形，成為不利抗震的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。在建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中，垂直設(shè)計(jì)可以有效避免這個(gè)問(wèn)題，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，如果兩層樓都是緊挨著的，其實(shí)際的功能也是不一樣的。研究表明，在眾多的地震，建筑物的豎向剛度能夠均勻分布，這樣使得建筑受到地震的影響會(huì)比較小。
2.3建筑墻體和屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)在進(jìn)行房屋建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中，建筑的重量越輕，它在地震受到的損壞程度就會(huì)越小，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也會(huì)大大提高，這樣的房屋的抗震能力是非常高的。因此，如果我們要減少建筑物在地震中的破壞程度，在建筑的墻體和屋頂中需要使用一些輕質(zhì)材料。
2.3.1墻體的設(shè)計(jì)：建筑墻體的設(shè)計(jì)，為了使建筑質(zhì)量變得更輕，有必要使房屋的墻體變得更輕。如果墻體本身具有很大的重量，這樣就會(huì)降低建筑的抗震性能，使得建筑在地震過(guò)程中遭到摧毀的可能性更大。因此，需要嚴(yán)格選擇墻體的材料，保證墻體的重量。
2.3.2屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)：:在屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)中，也要盡可能地采用安全輕質(zhì)的材料，這樣就能保證墻體不會(huì)承載著一個(gè)重量很大的物體，影響墻體的穩(wěn)定性。建筑的屋頂不應(yīng)該增加一些不必要的承重原件，這樣就會(huì)使得建筑的重量得到增加，會(huì)影響建筑的抗震性能。
2.4建筑結(jié)構(gòu)抗震取決于根據(jù)其承載力根據(jù)靜態(tài)分析的理論，分析地震作用的慣性力，結(jié)合彈性力學(xué)和地震作用進(jìn)行計(jì)算，對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件在地震中的彈性位移進(jìn)行分析，以確保施工的強(qiáng)度，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性能。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)要依據(jù)其承載能力，要計(jì)算出其承載力，我們可以采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，所以這些設(shè)計(jì)很容易被設(shè)計(jì)人員應(yīng)用，這種方法主要是對(duì)慣性力的分析，在地震作用下，把建筑結(jié)構(gòu)可以看成一個(gè)彈性整體，選擇相應(yīng)的計(jì)算來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)在地震中的固有頻率值，最后采用彈性的計(jì)算方法對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行分析和計(jì)算，根據(jù)承載力合理選擇房屋建筑抗震設(shè)計(jì)的方案。
1案例概況
本工程為辦公樓，初步方案為框架結(jié)構(gòu)，但是為了減少造價(jià)改為砌體結(jié)構(gòu)。根據(jù)建筑抗震規(guī)范規(guī)定該建筑所在的城市抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0．159，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，設(shè)計(jì)使用年限51年。建設(shè)場(chǎng)地為II類，基本風(fēng)壓為0．35KN/m2，基本雪壓為0．35KN/m2。結(jié)構(gòu)層數(shù)為4層，結(jié)構(gòu)形式采用磚混結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用條形基礎(chǔ)。
2結(jié)合案例
進(jìn)行對(duì)建筑節(jié)誒狗優(yōu)化設(shè)計(jì)措施進(jìn)行分析
2．1建筑結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)
戶型選擇主要由建筑類型與功能決定，而建筑設(shè)計(jì)方案決定建筑類型與功能。在建筑結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化沒(méi)計(jì)中，砌體結(jié)構(gòu)與底部框架剪力墻結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)的主要部分。根據(jù)本次案例的實(shí)際情況，文章做一下具體設(shè)計(jì):
(1)加強(qiáng)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。磚砌體是建筑承重與抗側(cè)移的結(jié)構(gòu)部分，可以靈活的布置建筑平面，但不適于做躍層結(jié)構(gòu)與受力大的突兀結(jié)構(gòu)。為了有效減少建筑構(gòu)造柱的配筋，可在保證建筑安全性的基礎(chǔ)上，建至少道縱向墻體，而且門(mén)窗開(kāi)洞寬度不超過(guò)2．1m。
(2)加強(qiáng)底部框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在該設(shè)計(jì)中，如果底部框架剪力墻豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)，極易出現(xiàn)受力不平衡問(wèn)題，所以必須嚴(yán)格要求建筑平面。設(shè)計(jì)底部框架剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡可能將承重墻設(shè)計(jì)在框架梁上，若將墻體設(shè)于次梁上，則需加大建筑部分結(jié)構(gòu)的配筋，如該次梁、主梁、框架梁，并加厚該次梁樓板。下圖1為優(yōu)化后的梁布置圖。(3)此外，結(jié)構(gòu)樓板應(yīng)在填輕質(zhì)材料的基礎(chǔ)上，才能進(jìn)行錯(cuò)層。在建筑戶型設(shè)計(jì)中，為便于布置臨街面柱網(wǎng)，應(yīng)在臨街面布置大房間，而背面則布置小房間，如衛(wèi)生間、廚房等。
2．2建筑剪力墻設(shè)計(jì)
在剪力墻設(shè)計(jì)過(guò)程中，連梁設(shè)計(jì)是其中的關(guān)鍵部分。連梁連接建筑各墻肢形成聯(lián)肢墻，增加了制約墻肢的條件。建筑結(jié)構(gòu)的地震作用隨著連梁剮度的增大而增大，而連梁與墻肢的分配內(nèi)力也隨之而增大，因此需適當(dāng)增加構(gòu)件配筋量，才能保證建筑的安全．性，但會(huì)浪費(fèi)建筑材料。所以，設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)師通常不采用剛度大的衡下墻作為連梁，而是將連梁設(shè)計(jì)為弱連梁，減小截面與剛度。此外，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不儀要符合剛度和變形條件，還必須綜合考慮建筑抗力、變形、經(jīng)濟(jì)等方面，盡可能合理布置建筑抗側(cè)力構(gòu)件?？梢?jiàn)建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度隨著剪力墻數(shù)量的增多而加大，結(jié)構(gòu)位移也隨之減小，但建筑結(jié)構(gòu)地震力會(huì)因此增大，從而不利于控制建筑結(jié)構(gòu)造價(jià)。所以在進(jìn)行布置剪力墻時(shí)，要把周邊弄的更加均勻，可以運(yùn)用對(duì)稱、分散等原則，在設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要以建筑規(guī)定的水平位移限值為標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)?shù)目刂萍袅?shù)量。
2．3建筑細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中主要體現(xiàn)以下幾個(gè)方面:加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)局部構(gòu)件精細(xì)設(shè)計(jì)，如設(shè)計(jì)現(xiàn)澆板時(shí)，盡可能將異形板劃為矩形板，從而使建筑合理受力，并避免拐角出現(xiàn)裂縫;選擇冷軋帶肋鋼筋作為建筑底部框架抗震墻的底框梁箍筋，減少箍筋量，達(dá)到降低造價(jià)和便于施工目的;結(jié)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理念與計(jì)算機(jī)技術(shù)，使計(jì)算仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)思路廣泛應(yīng)用于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。利用計(jì)算機(jī)建立建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，并利用計(jì)算機(jī)高效的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到優(yōu)化目的。優(yōu)化設(shè)計(jì)大型復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，利用計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)，具有傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。所以，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須具備一定的計(jì)算機(jī)知識(shí)與運(yùn)用能力，有效利用計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析建筑結(jié)構(gòu)。總而言之，對(duì)于構(gòu)造措施，要緊密聯(lián)系規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，不要盲目的加大構(gòu)造尺寸和鋼筋直徑大小，減小不必要的浪費(fèi)。梁板柱的布置體系和受力體系盡量簡(jiǎn)單合理，對(duì)于不需要設(shè)置梁的部位要簡(jiǎn)化設(shè)置。控制砌體砂漿等級(jí)?？刂苹A(chǔ)的埋深和合理選用基礎(chǔ)形式，對(duì)承載力特征值進(jìn)行修正。
1．1方案選擇的合理性設(shè)計(jì)方案的選擇是十分重要的，不僅關(guān)系到以后工程的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)，還影響著人們的居住。在結(jié)構(gòu)方案的選擇上，要遵守科學(xué)、合理、發(fā)展的原則，而且由于很多種因素都對(duì)設(shè)計(jì)方案造成影響，所以設(shè)計(jì)出來(lái)的方案就是多種多樣的。方案設(shè)計(jì)出來(lái)了，又面臨著合理的選擇上，方案選擇的不好，日后發(fā)生的后果不堪設(shè)想，所以應(yīng)該進(jìn)行認(rèn)真的分析比較，選取的方案既要科學(xué)合理，又要經(jīng)濟(jì)，所以方案的選擇很重要。在對(duì)設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行選擇的時(shí)候，要對(duì)建設(shè)地及施工材料等進(jìn)行全面的分析，保證每一個(gè)環(huán)節(jié)的科學(xué)合理，還要有專業(yè)人士對(duì)各種影響設(shè)計(jì)的因素進(jìn)行評(píng)估分析，選擇出科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)方案。
1．2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖的科學(xué)性結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)首先要有科學(xué)專業(yè)的理論作為支撐，而且一般情況下利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖對(duì)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行評(píng)估。在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖的選擇上，要遵照安全和準(zhǔn)確的原則，選取合理的簡(jiǎn)圖。因?yàn)槿绻x取的簡(jiǎn)圖不夠科學(xué)，那么相應(yīng)的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的錯(cuò)誤，甚至對(duì)工程的質(zhì)量問(wèn)題造成巨大的影響。所以說(shuō)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖在制作時(shí)應(yīng)該做到精確、科學(xué)，使出現(xiàn)的誤差也在可控范圍內(nèi)，應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格的審查，保證簡(jiǎn)圖的質(zhì)量。
1．3對(duì)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確分析隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，信息技術(shù)被廣泛的應(yīng)用，特別是在數(shù)字的計(jì)算等方面設(shè)計(jì)出種類繁瑣的計(jì)算軟件，可是各計(jì)算軟件在計(jì)算的結(jié)果上確實(shí)各不相同，讓使用者也不知道哪個(gè)是正確的，所以在工程的設(shè)計(jì)中計(jì)算工作經(jīng)常出現(xiàn)混亂。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，軟件的選擇很重要，應(yīng)該對(duì)各個(gè)軟件進(jìn)行系統(tǒng)化分析，根據(jù)工程的實(shí)際情況和設(shè)計(jì)的原理等，選擇適合的軟件，確保計(jì)算結(jié)果科學(xué)準(zhǔn)確。
2如何在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中運(yùn)用概念設(shè)計(jì)
2．1建筑場(chǎng)地的合理性選擇建筑場(chǎng)地的選擇影響著結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的結(jié)果，所以說(shuō)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)非常重要。建筑場(chǎng)地的選擇要符合施工的條件，同時(shí)滿足采光、水電、噪音等多方面的考慮。最重要的一點(diǎn)，就是應(yīng)該考慮建筑場(chǎng)地的抗震能力。選擇的地點(diǎn)必須是抗震效果比較好的地點(diǎn)，以免發(fā)生危險(xiǎn)的情況。一般在工程的初步設(shè)計(jì)之前就要進(jìn)行建筑場(chǎng)地的科學(xué)選址和勘察，如果施工場(chǎng)地確實(shí)不允許，又必須在此進(jìn)行建設(shè)，那么就應(yīng)該做好科學(xué)有效的手段來(lái)降低危險(xiǎn)系數(shù)。
2．2建筑基礎(chǔ)的科學(xué)化應(yīng)用建筑場(chǎng)地進(jìn)行合理選擇后，緊接著就是對(duì)建筑基礎(chǔ)的科學(xué)化選擇上，在選擇的時(shí)候要根據(jù)建筑場(chǎng)地的地形和地質(zhì)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析，選取合理的建筑基礎(chǔ)。一般在建筑基礎(chǔ)的選擇上有以下三種情況:
(1)樁基礎(chǔ)。在地質(zhì)比較松軟或者負(fù)重比較大的情況下，大多會(huì)選擇樁基礎(chǔ)，因?yàn)闃痘A(chǔ)能夠使下部對(duì)上部進(jìn)行力的承載;
(2)箱形基礎(chǔ)。箱形基礎(chǔ)的安全性比較高，抗災(zāi)能力比較強(qiáng)。一般高層建筑中會(huì)應(yīng)用箱形基礎(chǔ)。是因?yàn)橄湫位A(chǔ)使下部的承載力實(shí)現(xiàn)均勻分配，保持地基的受力均勻;
(3)筏形基礎(chǔ)。筏形基礎(chǔ)能夠?qū)崿F(xiàn)分散建筑上部結(jié)構(gòu)承載力，是下部承載力減弱，對(duì)地基進(jìn)行力的控制，不出現(xiàn)地基的不均勻沉降。
2．3結(jié)構(gòu)規(guī)則的合理應(yīng)用建筑結(jié)構(gòu)中只要保證非結(jié)構(gòu)件的正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，就能使建筑材料的成本實(shí)現(xiàn)降低，因此主體建筑結(jié)構(gòu)的選擇，要做到合理、科學(xué)和對(duì)稱性，在多數(shù)的施工中，實(shí)現(xiàn)抗側(cè)力主體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱，所選擇的平面結(jié)構(gòu)也應(yīng)該是容易形成對(duì)稱結(jié)構(gòu)的。當(dāng)然，具體情況具體分析，還要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，同時(shí)符合平面工程的科學(xué)設(shè)計(jì)。
2．4抗震抗災(zāi)能力的強(qiáng)化建筑設(shè)計(jì)和施工的成功與否，不只是外型和質(zhì)量的方面，還有抗震抗災(zāi)上的需求。所以機(jī)構(gòu)概念的設(shè)計(jì)，要考慮到抗震抗災(zāi)的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)時(shí)要多增加防線，以期實(shí)現(xiàn)減弱地震的危害性。當(dāng)然結(jié)構(gòu)的變化也能起到抗震抗災(zāi)作用，比如安裝特定的原件，使得建筑體對(duì)地震的破壞力進(jìn)行有效的減弱。
2．5結(jié)構(gòu)剛度科學(xué)化選取建筑結(jié)構(gòu)在剛度的選擇上至關(guān)重要，而且在建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)中也必須遵守剛度的要求。結(jié)構(gòu)剛度可科學(xué)化選擇，是保證工程質(zhì)量的有效措施，還能夠?qū)Φ卣鸬葹?zāi)害起到危險(xiǎn)性降低的作用。與此同時(shí)，結(jié)構(gòu)剛度的科學(xué)化選取還能擴(kuò)大空間的占有率，使建筑平面的利用率等都能得到合理的利用。
3實(shí)施結(jié)構(gòu)概念的措施
為了提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，同時(shí)保證工程的質(zhì)量和安全，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)概念的設(shè)計(jì)時(shí)，主要運(yùn)用以下幾種措施:
(1)在建筑場(chǎng)所的選擇上，要選擇抗震性能比較高的，如果選擇的場(chǎng)所抗震性能較差同時(shí)還必須在此施工，那么要進(jìn)行科學(xué)的補(bǔ)救措施，以免造成不必要的危險(xiǎn);
(2)在結(jié)構(gòu)材料的選擇上，要選擇抗震系數(shù)比較高的結(jié)構(gòu)材料，而且選取的材料還應(yīng)具有良好的均勻性，滿足抗震的要求，保證安全性;
(3)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的組合上，添加贅余等組件，減小地震的破壞性，也可以多增加防線;
(4)在構(gòu)件的延性上下功夫，通過(guò)采取多種有效的手段，提高剛度和承重能力，增加抗震的能力;
(5)在構(gòu)件的連接上，保證結(jié)構(gòu)的整體性和統(tǒng)一性，加強(qiáng)對(duì)節(jié)點(diǎn)的控制，保證其連接的質(zhì)量;
(6)實(shí)現(xiàn)所有設(shè)計(jì)的完全一致，在相關(guān)的數(shù)據(jù)等方面做到精確一致，保證方案的科學(xué)化和合理化。
1.1地震震動(dòng)對(duì)煤礦建筑物地基的影響地質(zhì)巖層中的巖石大多處于靜止的狀態(tài)，但是在地震區(qū)的地層會(huì)產(chǎn)生大量的能量，并將這些能量傳到地表。這種能量將使巖石在不同的方向上移動(dòng)，圍巖也會(huì)有一定的擾動(dòng)，能量再次以波的形式輻射周圍的干擾。在理論研究中，我們將以這種形式來(lái)跟蹤波形進(jìn)行顯示。礦區(qū)建筑物附近的波傳遞的能量的作用下，也有一定程度的擾動(dòng)，如波的傳播距離和大小為基礎(chǔ)的干擾程度，當(dāng)波能量較大時(shí)礦山建設(shè)將大幅度波動(dòng)，當(dāng)波的傳播距離和傳輸出來(lái)的能量較小，礦區(qū)建筑物受到的干擾就相應(yīng)減少。礦區(qū)建筑物的地基一般的埋深比普通的建筑物要深，這也是為了滿足設(shè)計(jì)中的需要，大量使用厚度要求比較高的土壤。在基礎(chǔ)建設(shè)中，將使用打夯機(jī)不斷夯實(shí)地基土，定時(shí)檢測(cè)夯實(shí)機(jī)的壓實(shí)效果，但在受地震區(qū)的晃動(dòng)會(huì)使地基的影響更為劇烈，使土壤松脫的現(xiàn)象也更為嚴(yán)重，不均勻沉降會(huì)比較厲害，如果一個(gè)較大的地震影響地基，將出現(xiàn)整體塌陷的現(xiàn)象。另外，在地震震動(dòng)發(fā)出的能量在影響地基土質(zhì)的同時(shí)，還會(huì)擾亂地下水的流向，將整個(gè)地下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)徹底改變，出現(xiàn)很多設(shè)計(jì)中無(wú)法預(yù)料到的可能性發(fā)生。這都會(huì)嚴(yán)重的影響地基的承載能力，后期會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。
1.2地震震動(dòng)對(duì)礦區(qū)建筑物伸縮縫的影響在礦區(qū)建筑物的設(shè)計(jì)開(kāi)始就充分考慮了建筑因各種原因發(fā)生不均勻沉降變形，設(shè)計(jì)師將設(shè)置沉降縫的施工目的就是要考慮到建筑物可能出現(xiàn)的變形，為了建筑的變形靈活的起到保護(hù)的作用。但在受到地震的晃動(dòng)，地基基礎(chǔ)已經(jīng)出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，不能以設(shè)計(jì)值進(jìn)行正常沉降，礦區(qū)建筑可能是整體偏移或者不規(guī)則變形。在這個(gè)時(shí)候，早期的建設(shè)是保護(hù)建筑物伸縮縫將沒(méi)有任何保護(hù)作用。在地震中，巖石與巖石之間的摩擦，產(chǎn)生大量的熱量，在一個(gè)短時(shí)間熱不會(huì)很快消散，從而影響周圍建筑物。在礦區(qū)建設(shè)中，受地震產(chǎn)熱溫度的影響，會(huì)造成很多的傷害?；炷敛牧显诓煌瑴囟鹊挠绊憰?huì)出現(xiàn)變形甚至破壞。在高溫下的混凝土，將失去良好的抗壓能力。高溫出現(xiàn)會(huì)由于預(yù)應(yīng)力材料的能量損失。材料的變形會(huì)引起結(jié)構(gòu)變形，施工縫也未能發(fā)揮其應(yīng)有的設(shè)計(jì)效果。
1.3地震震動(dòng)對(duì)煤礦礦區(qū)建筑物受力的干擾對(duì)煤礦的建筑物地震影響，改變了不可逆扭轉(zhuǎn)變形。煤礦礦區(qū)建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的受到彎曲應(yīng)力，以及很常見(jiàn)正向和斜向壓力的共同作用。在受力結(jié)構(gòu)的重新分布的結(jié)構(gòu)層中，由于煤礦建筑是一個(gè)剛性整體，基本沒(méi)有柔性基礎(chǔ)作為保障，彎曲和扭轉(zhuǎn)荷載在假設(shè)階段都沒(méi)有納入設(shè)計(jì)的范圍，設(shè)計(jì)中也不考慮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)構(gòu)在原來(lái)的拉伸載荷而仍在彎曲載荷下工作。在許多的受力結(jié)構(gòu)中，最初由構(gòu)件軸心受壓，在很短的時(shí)間內(nèi)將成為偏心(包括大偏心和小偏心)受壓。彎曲和扭轉(zhuǎn)作用下的另一種組合結(jié)構(gòu)形式。
2如何降低地震震動(dòng)對(duì)礦區(qū)結(jié)構(gòu)物的影響
無(wú)論爆破震動(dòng)的機(jī)理是怎樣的，它都對(duì)建筑物產(chǎn)生了很多的破壞作用。鑒于此，我們就要提出相關(guān)的方案，降低地震震動(dòng)的危害。
2.1加大施工材料投入力度在地震時(shí)，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生巨大的外部荷載，在施工中對(duì)于材料的等級(jí)可以適當(dāng)?shù)奶岣?，可以增大材料成本的開(kāi)支，原來(lái)使用C30的混凝土級(jí)別可以調(diào)整至C50，鋼筋的分布密度也可以相應(yīng)的提高。用這樣的辦法加強(qiáng)煤礦結(jié)構(gòu)物的抗震等級(jí)。對(duì)于材料的選擇要盡可能的選擇強(qiáng)度較強(qiáng)、耐久度較好的使用，對(duì)于設(shè)計(jì)的要求在施工中必須嚴(yán)格遵照，不得出現(xiàn)擅自偷工減料的現(xiàn)象，對(duì)于施工的工藝也要嚴(yán)格的要求，把好每一道關(guān)，切實(shí)的做好施工的任務(wù)。用這樣的方法也可以在一定范圍中可以減低地震發(fā)生后對(duì)結(jié)構(gòu)物的破壞。地震的發(fā)生無(wú)法控制，但是對(duì)于建筑物的強(qiáng)度安全完全可以控制。
2.2設(shè)計(jì)中考慮多方面因素現(xiàn)階段，我國(guó)在對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候都要考慮到扭曲變形的因素，在一些歐美國(guó)家對(duì)于扭曲變形已經(jīng)有較為嚴(yán)密的規(guī)定和要求，我國(guó)也在不斷的探索研究這一細(xì)則。在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)規(guī)范中必須考慮到結(jié)構(gòu)物所受到的彎曲和彎扭變形，結(jié)構(gòu)物在受到這類組合力的同時(shí)會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)變形，必須控制好變形的范圍，保證結(jié)構(gòu)物的正常使用。例如結(jié)構(gòu)物大偏心受壓的時(shí)候，結(jié)構(gòu)內(nèi)部的鋼筋承受抗拉強(qiáng)度的同時(shí)還要分一部分的抗壓強(qiáng)度，通常意義下鋼筋的抗壓強(qiáng)度值較低，不會(huì)使用鋼筋作為抗壓材料，一旦出現(xiàn)此類情況就要控制材料不會(huì)出現(xiàn)脆性變形，避免出現(xiàn)材料的失穩(wěn)破壞。在設(shè)計(jì)研究礦區(qū)結(jié)構(gòu)物的構(gòu)建當(dāng)中，就要考慮到這些原因，此外還要將以往整體剛性基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換為柔性基礎(chǔ)，來(lái)應(yīng)對(duì)地震中出現(xiàn)的不規(guī)則應(yīng)力狀態(tài)。改變結(jié)構(gòu)的不同受力適應(yīng)能力，可以有效的避免結(jié)構(gòu)物在地震當(dāng)中受到更多的破壞。
2.3控制地震對(duì)結(jié)構(gòu)物影響效果在地震震動(dòng)中產(chǎn)生大能量的波，會(huì)是周邊的礦區(qū)建筑物發(fā)生小幅度的位移。為了控制地震震動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)物的影響，事先要對(duì)結(jié)構(gòu)物作位移測(cè)量，觀測(cè)好結(jié)構(gòu)物周圍的地質(zhì)情況，來(lái)確定礦區(qū)建筑物較為可靠的破壞標(biāo)準(zhǔn)。
2.4考慮礦區(qū)建筑物和震動(dòng)之間的關(guān)系在結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算中，頻率計(jì)算是一項(xiàng)重要的計(jì)算準(zhǔn)則。建筑物自身頻率和地震產(chǎn)生的頻率處于一個(gè)量級(jí)的時(shí)候，最容易發(fā)生共振的現(xiàn)象，對(duì)于結(jié)構(gòu)物的損壞也是最大的的。為了有效的避免這樣的情況發(fā)生，將地震對(duì)于建筑物的影響程度降至最低，我們就提出了關(guān)于波形的理論研究。在波型的運(yùn)動(dòng)傳遞理論來(lái)解釋這一現(xiàn)象，當(dāng)?shù)卣鸩▊鬟f到礦區(qū)建筑物時(shí)，產(chǎn)生的波形與建筑物的形狀和振動(dòng)波形融合，如果兩個(gè)波形的峰值（階層）狀態(tài)處于同一位置上時(shí)就會(huì)使得結(jié)構(gòu)發(fā)生共振。當(dāng)兩列波的波谷相互接觸時(shí)，對(duì)于礦區(qū)結(jié)構(gòu)物不產(chǎn)生任何影響。為了保護(hù)礦區(qū)建設(shè)，術(shù)人員會(huì)盡可能的兩個(gè)波峰和波谷相互錯(cuò)開(kāi)，能量相互抵消可以有效的保護(hù)建筑物。在地震多發(fā)地區(qū)中，對(duì)于煤礦礦區(qū)建筑物之間設(shè)立多個(gè)震動(dòng)檢測(cè)站，對(duì)傳遞過(guò)來(lái)的能量作出初步的估算，好讓技術(shù)人員可以掌握第一手的技術(shù)資料，為以后建筑物的維修和新的結(jié)構(gòu)物構(gòu)建提供了技術(shù)支持。
3地震破壞準(zhǔn)則分析
礦區(qū)結(jié)構(gòu)物在地震中的損傷和受到地震波及其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)研究的不斷深入。對(duì)于地震的振幅和頻率譜，兩種元素決定了地面結(jié)構(gòu)物的運(yùn)動(dòng)特性，對(duì)于結(jié)構(gòu)的運(yùn)行描述，地震中的能量有直接對(duì)結(jié)構(gòu)物的影響，同時(shí)還存在其他的最大響應(yīng)幅值和頻譜結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)卣鸬某掷m(xù)時(shí)間不同，對(duì)于建筑物的損傷也不同。時(shí)間越長(zhǎng)，建筑物受到的累積損傷值就會(huì)不斷的提高。單一參數(shù)的地震破壞準(zhǔn)則被認(rèn)為超出結(jié)構(gòu)第一最大響應(yīng)值。在對(duì)地震現(xiàn)實(shí)的模擬情況中，所構(gòu)建出來(lái)的模型可以很好的模擬地震時(shí)發(fā)生的情況，這是因?yàn)橛?jì)算模型在使用中十分的簡(jiǎn)單和方便，也得到了很廣泛應(yīng)用。然而，它沒(méi)有考慮到結(jié)構(gòu)的影響，因而不能反映故障全體過(guò)程。地震危險(xiǎn)性分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)的最大響應(yīng)和累積損傷邊界的相互作用形成了相互的關(guān)聯(lián)。隨著累積損傷的時(shí)間增加，對(duì)于結(jié)構(gòu)的損傷值也在不斷的提升，最大響應(yīng)的控制范圍不斷減少；同時(shí)，隨著結(jié)構(gòu)的最大響應(yīng)的增加，累積損傷減少了控制界限。結(jié)構(gòu)的地震破壞是由于地震波大聯(lián)合作用引起的幅值和循環(huán)加載。實(shí)際的地面震動(dòng)的相關(guān)運(yùn)動(dòng)是非常復(fù)雜的載荷加載過(guò)程，它包括水平，垂直，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)成分組成，不同的地震水平，不同的距離，不同立地條件下，地震動(dòng)態(tài)和各種地震成分比例不同。因?yàn)椴考诟邚?qiáng)的荷載之前出現(xiàn)失效，在這樣的作用下礦區(qū)建筑結(jié)構(gòu)的各種振動(dòng)不同的模式，實(shí)際地震動(dòng)作用下礦區(qū)建筑中復(fù)合材料的出現(xiàn)失效模式，相應(yīng)的地震損傷標(biāo)準(zhǔn)也隨著地震時(shí)間的變化而變化，對(duì)于結(jié)構(gòu)中穩(wěn)定性能也有更高的要求，加強(qiáng)高性能的材料就是最為有效的辦法之一。
作為建筑工程項(xiàng)目開(kāi)展中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不但會(huì)關(guān)系到建筑工程項(xiàng)目的順利開(kāi)展，而且還會(huì)影響到整個(gè)建筑工程質(zhì)量。所以，相關(guān)單位要充分重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，并且采取科學(xué)有效的方法有效提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。在其中合理地運(yùn)用概念設(shè)計(jì)方法，可以有效地優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。因此，設(shè)計(jì)人員要在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要積極、合理地運(yùn)用概念設(shè)計(jì)方法。
1概念設(shè)計(jì)概述
所謂的概念設(shè)計(jì)即為在尚未經(jīng)過(guò)數(shù)值計(jì)算，特別是在一些很難通過(guò)相關(guān)的規(guī)范制度做出明確規(guī)定或者是很難進(jìn)行精確理性分析的問(wèn)題當(dāng)中，根據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系以及分體系彼此之間存在的力學(xué)關(guān)系、試驗(yàn)現(xiàn)象等總結(jié)獲得的設(shè)計(jì)思想與設(shè)計(jì)原則，以此來(lái)從整體上來(lái)完成對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的總體規(guī)劃與布置，有效管理與控制抗震細(xì)部方法等［1］。在建筑設(shè)計(jì)方案制定的時(shí)期，這一設(shè)計(jì)方法可以更加科學(xué)、合理地完成對(duì)結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)思、建立以及選擇等，進(jìn)而能夠獲得更加準(zhǔn)確以及概念清晰的方案，從而為后期的設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，進(jìn)而提升其經(jīng)濟(jì)性以及安全、可靠性。
2概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要作用
2．1有效彌補(bǔ)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)中存在的缺陷
在采用計(jì)算機(jī)完成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的時(shí)候是會(huì)存在許多缺陷的，其無(wú)法正常完成方案初步設(shè)計(jì)工作。這是由于計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)往往會(huì)為設(shè)計(jì)師造成一定的錯(cuò)覺(jué)，會(huì)使得設(shè)計(jì)人員覺(jué)得計(jì)算機(jī)程序的運(yùn)用簡(jiǎn)單易行，因此就會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)生過(guò)度依賴的心理，于是就不會(huì)去專心地研究與學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)概念的相關(guān)知識(shí)，進(jìn)而影響到其設(shè)計(jì)能力的提升。另外，一些設(shè)計(jì)人員會(huì)存在一種習(xí)慣，即會(huì)在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用分析程序。然而其卻沒(méi)有充分意識(shí)到假如采用正確的軟件會(huì)使得設(shè)計(jì)效率與設(shè)計(jì)水平得到有效提升，而假如選擇的軟件是錯(cuò)誤的，那么就會(huì)造成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)生問(wèn)題，會(huì)留下潛在的隱患。因此，為了能夠有效彌補(bǔ)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)存在的缺陷，那么就應(yīng)該合理運(yùn)用概念設(shè)計(jì)，要鼓勵(lì)與引導(dǎo)設(shè)計(jì)人員積極地學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)概念的相關(guān)知識(shí)，進(jìn)而充分利用概念設(shè)計(jì)的基本原則制定出最為理想化的結(jié)構(gòu)方案。
2．2有效優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對(duì)于每位建筑設(shè)計(jì)人員而言，其都需要充分地了解與掌握結(jié)構(gòu)概念。因?yàn)槔媒Y(jié)構(gòu)概念可以幫助其創(chuàng)造出新的靈感以及更加準(zhǔn)確、清晰的思路，可以幫助設(shè)計(jì)人員在充分遵循正確設(shè)計(jì)基本原則的基礎(chǔ)上，有效地防止概念混亂以及定性不正確等諸多問(wèn)題的出現(xiàn)［2］。除此以外，工作人員在面對(duì)一些技術(shù)問(wèn)題的時(shí)候，假如其可以充分了解概念設(shè)計(jì)，那么就能夠準(zhǔn)確地找到問(wèn)題的原因所在，然后再采取科學(xué)、有效的方法解決問(wèn)題。在當(dāng)前實(shí)行的《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》當(dāng)中就涉及到概念理論，而且標(biāo)準(zhǔn)中明確提出了一個(gè)圍繞概念理論而制定的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，這一種設(shè)計(jì)方法會(huì)更加科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)，進(jìn)而可以有效提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完善性與可靠性，有效地實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化。
3概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略
3．1在建筑場(chǎng)地選擇中的應(yīng)用
為了可以有效地提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效性與科學(xué)性，那么就必須要做好建筑場(chǎng)地的選擇工作，因?yàn)橹挥谐浞直ＷC建筑場(chǎng)地的科學(xué)、合理性，那么才可以也使得后續(xù)建筑設(shè)計(jì)工作更加順利地開(kāi)展，有效地確保其工作價(jià)值的實(shí)現(xiàn)。因此，在選擇建筑場(chǎng)地的過(guò)程中要合理應(yīng)用概念設(shè)計(jì)。具體而言，必須充分注意以下要素:(1)地形因素。因?yàn)椴煌牡匦我矔?huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不盡相同的影響，而且在大多數(shù)的情況下還會(huì)對(duì)其產(chǎn)生極大的制約，所以在開(kāi)展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須要充分考慮到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，考慮到建筑的實(shí)際情況，進(jìn)而綜合考慮選擇出最為合適的地形。(2)地質(zhì)因素。由于地質(zhì)因素也會(huì)在很大程度上影響的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)稅票，特別是對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有較大的影響。因此，在選擇建筑場(chǎng)地的過(guò)程中，需要積極地開(kāi)展全面、科學(xué)合理的評(píng)估以及分析，進(jìn)而充分確保施工場(chǎng)地的地質(zhì)能夠有效地滿足建筑施工的要求［3］。(3)抗震性因素。由于抗震性也會(huì)在很大程度上影響到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，因?yàn)橹挥性诔浞执_保建筑結(jié)構(gòu)有著良好的抗震能力以后，那么才能夠有效地確保建筑的使用安全。因此，在選擇建筑場(chǎng)地的時(shí)候，也要合理地應(yīng)用概念設(shè)計(jì)，進(jìn)而盡量防止在在那些極易發(fā)生震動(dòng)的地方開(kāi)展建筑操作。
3．2在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員根據(jù)建筑物的具體結(jié)構(gòu)形式以及所處的地理位置，然后再充分遵循概念設(shè)計(jì)的基本原則，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)類型進(jìn)行選擇。例如筏型基礎(chǔ)以及箱型基礎(chǔ)等等［4］。在具體采用箱型基礎(chǔ)的過(guò)程中，需要充分確保建筑物的負(fù)載能力，可以及時(shí)、均勻地傳遞給地基，這樣就能夠?qū)Φ鼗痪鶆虺两惮F(xiàn)象產(chǎn)生有效地抵御作用，而且使其可以有效地完成對(duì)周圍土體的協(xié)作互助，進(jìn)而有效地提升建筑物的抗風(fēng)以及抗震能力。在選擇使用筏型基礎(chǔ)的時(shí)候，就會(huì)使得建筑物上部結(jié)構(gòu)存在著非常大的荷載。對(duì)于建筑而言，其具有非常小的承載能力，這一結(jié)構(gòu)類型能夠使得建筑物上部得到有效的分散，而且使得地基獲得更大的承載能力，在此狀況下就會(huì)使得極不均勻沉降現(xiàn)象得到了有效的避免。
3．3在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
在受到水平負(fù)荷作用時(shí)候，會(huì)造成高層建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移現(xiàn)象的發(fā)生，這是高層建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)與難點(diǎn)問(wèn)題，每位建筑設(shè)計(jì)工作人員都必須要給予充分重視。在具體開(kāi)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要充分遵循概念設(shè)計(jì)基本原則，不但要充分考慮相關(guān)的要求與標(biāo)準(zhǔn)，與此同時(shí)還必須要選擇更加科學(xué)、合理的抗側(cè)力體系，不但要對(duì)建筑物四周存在的其他建筑物的位置、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行綜合、全面的分析與考量，而且還要對(duì)這些建筑物對(duì)所要建設(shè)建筑物的風(fēng)壓布局所、造成的影響進(jìn)行綜合的考量［5］，進(jìn)而要在具體開(kāi)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，采取有效的措施努力提升建筑物的豎向荷載及其抵抗力，要合理地運(yùn)用概念設(shè)計(jì)基本原則，努力加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的抗震力，使其能夠保證平面結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性以及規(guī)范性?？傊?，在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代背景下，也使得我國(guó)建筑行業(yè)獲得了跨越式的發(fā)展。然而，其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面還存在著諸多問(wèn)題，那么為了能夠有效地提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，就應(yīng)該合理地應(yīng)用概念設(shè)計(jì)方法，以此來(lái)有效地提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完善性與可靠性，有效彌補(bǔ)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，有效促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的不斷提升。
